24V不间断电源UPS

一、产品简介

本模块是锂离子电池不间断电源系统（UPS）主板，集成三段式锂电池充电功能，支持电池电压读取、市电掉电反馈、外部控制启停等功能。

二、应用场景

UPS不间断电源

电脑不间断电源

路由器不间断电源

三、产品概述

本模块是锂离子电池不间断电源系统（UPS）主板，采用上海如韵电子的CN3705芯片作为锂电池充电管理芯片，支持三段式充电，支持电池为5S三元锂离子电池组，最大充电电流（恒流阶段）为1A。输出供电部分采用德州仪器LM3478芯片，端口输出电压为22V，输出电流最大5A（5A以上未测试）。

四、产品参数

1. 输入电压24V，输入接口为XT60PT接口；

2. 支持电池组为5S三元锂离子电池组，电池接口为XT60PT接口；

3. 输出电压为22V，最大输出电流为5A，最大输出功率110W；

4. 主、旁路切换原理为二极管冗余供电，理论切换时间为0；

5. 输出接口为20P带锁牛角接口，并支持电池电压读取、市电掉电反馈、外部控制启停功能；

6. 铝基板设计，为单层板，单面布局，良好散热增加电路板功率密度，降低热损坏概率；

7. 板载电池充电状态指示灯、UPS工作状态指示灯、市电状态指示灯。

五、使用说明

1. 本模块使用简单，纯硬件设计不需要烧录代码；

2. 部分元器件立创商城无货，购买地址在附件“其余元器件购买地址.txt”中；

3. 本模块没有内置锂电池保护电路，用户需要自行购买内置锂电池保护板的电池包；

4. 本模块输出接口为贴片牛角座，分别使用其中8根引脚作为输出正负极，其中4根引脚作为信息采集IO，信息采集IO包含：电池电压读取IO、市电掉电反馈IO、启停控制IO；

5. 本模块内置四颗LED指示灯，分别为充电指示灯、充满指示灯、市电OK指示灯、UPS在线指示灯；

6. 本模块经过长期自然散热满载测试（8h），无任何问题。

7. 本模块为铝基板单层板设计，方便贴片加工；

8. 本模块支持锂电池三段式充电，并当锂电池电压降至满电电压的91.1%时开始新的充电周期，确保电池组始终保持充足电量。

六、注意事项及备注

1. 附件包含位号图、相关芯片手册；

2. 长时间工作建议在3A电流内使用；

3. 本模块使用铝基板作为PCB，需要使用热风*或者加热台进行焊接，不方便电烙铁操作；

4. 本模块默认状态下为不开启UPS，需要操作启停控制IO，将其拉高（CMOS电平）则为开启UPS，拉低（CMOS电平）为不开启UPS；

5. 本模块成本大约40元。

七、测试数据/图片

图一 连接图

按照图一，本模块输入端口接入+24V开关电源，电池端接入5S电池组，充电指示灯和市电OK指示灯亮起。

图二 电池充电中，UPS在线模式

输出端口接电子负载，启停控制IO=高电平（CMOS电平），电子负载设置恒流模式，电流3A。

图三 电子负载数据

启动电子负载，参照图三，此时市电正常，电子负载由市电（开关电源）供应，模块输出电压22.94V，不足24V原因是本模块采用二极管冗余供电作为UPS切换原理，二极管压降0.5V左右，线损0.5V左右。输出功率68.8W。

图四 市电模式+电池充电中 红外热成像图

图四为市电模式+电池充电中的热成像图，由图可见发热部位集中在市电回路二极管和电池充电电路，最高温38.8℃。该成像图拍摄在模块输出功率68.8W，运行时间3小时，自然散热，室温20℃。

图五 市电掉电，切换至UPS输出

图六 切换至UPS输出

由图五所示，UPS在线指示灯亮起，其余指示灯熄灭，电子负载由电池升压供应，模块输出电压21.3V，输出电流3A，输出功率63.9W。

图七 UPS输出3A电流 红外热成像图

图七为切换至UPS输出时的红外热成像图，可见发热集中在电池升压电路的续流二极管和输出二极管，模块最高温34.2℃，环境温度20℃，自然散热。

图八 UPS输出，输出电流增大至4A

图八为UPS输出状态，输出电流增大至4A，输出功率83.4W。输出电压由于线损降至20.86V。

图九 UPS输出电流增至4A的热成像图

图九为UPS输出电流增至4A的热成像图，此时输出功率83.4W，模块最高温区46.9℃，环境温度20℃，自然散热。

图十 UPS输出，输出电流增大至5A

图十为UPS输出状态，输出电流增大至5A，输出功率103.89W。输出电压由于线损降至20.78V。

图十一 UPS输出电流增至5A的热成像图

图十一为UPS输出电流增至5A的热成像图，此时输出功率103.89W，模块最高温区51.4℃，环境温度20℃，自然散热。